2一、设计资料专业年级 XXXXXXX 学 号 **********姓 名 XXXX 指导教师 XXXX潜孔式平面钢闸门设计1.闸门型式：潜孔式平面钢闸门。
2.孔口尺寸：10.0m×5.8m3.上游水位：▽27.5m4.下游水位：▽22.5m5.闸底高程：▽20.0m6.胸墙底高程：▽25.8m7.启闭方式：电动固定式启闭机8. 材料：钢材：Q235B钢焊条：E43止水：侧止水用P型橡皮，底止水用条型橡皮行走支承：采用滚轮，材料为铸钢ZG459.制造条件：金属结构制造厂制造，手工电焊，满足Ⅲ级焊缝质量检验标准。
4.规范：《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL 74-1995)二、闸门结构的形式及布置1.闸门尺寸的确定闸门高度：考虑到安装顶止水构造要求，取ΔH=0.3m故闸门高度H=25.8-20.0+0.3=6.1m闸门的荷载跨度为两侧止水的距离Lq=10.0m闸门计算跨度L=L+2d=10+2×0.2=10.4m闸门总宽B=B=L0+2d+La+b=10.0+2×0.2+0.4+0.2=11.0mL---孔口尺寸d---行走支承到闸墙边缘的距离 (本次设计取0.2m)La---边梁两腹板中到中距离 (本次设计取0.4m)b---边梁一块下翼缘的宽度1.主梁的型式主梁的型式根据水头和跨度大小确定，本闸门属中等跨度，为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。
2.主梁布置根据闸门的高跨比(L≥1.2B)，决定采用双主梁。
为了使两根主梁所受的水压力相等，两根主梁的位置对称于水压力合力P的作用线yc=2.5m。
并要求上悬臂c≤0.45H=2.745且不宜大于3.6m，底主梁到底止水的距离尽量符合底缘布置要求(即α≥30°)，取c=1.92m，则主梁间距2b=2(H-yc-c)=2×(6.1-2.5-1.92)=3.36ma=H-2b-c=6.1-3.36-1.92=0.82m3.梁格的布置及形式梁格采用复式布置和齐平连接，水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板所支承。
水平次梁为连续梁，其间距应上疏下密，使面板各区格所需要的厚度大致相等，梁格布置的具体尺寸如图所示4.联结系的布置和形式(1)横向联结系。
根据主梁的跨度，决定布置3道横隔板，其间距为2.6m，横隔板兼做竖直次梁。
(2)纵向联结系。
采用斜杆式桁架，布置在2根主梁下翼缘的竖平面内。
5.边梁与行走支承为了便于制造，边梁采用双腹式，行走支承采用滚轮。
二、面板设计根据《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-1995）关于面板的设计，先估算面板厚度，在主梁截面选择以后再验算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力。
1.估算面板厚度假定梁格布置尺寸如图2所示。
面板厚度按下式计算t=a][σa kp当b/a ≤3时，a=1.5,则t=a1605.1⨯kp=0.065kp a当b/a >3时，a=1.4,则t=a 1604.1⨯kp=0.067kp a现列表1计算如下：2.面板与梁格的连接焊缝计算已知面板厚度t=8mm ,并且近似地取板中最大弯应力σmax=[σ]=160N/mm 2,则N t =0.07t σmax =0.07×8×160=89.6N/mm ,面板与主梁连接焊缝方向单位长度内地应力：T ＝02I VS =,/210102560237386201058063mm N =⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 面板与主梁连接的焊缝厚度：mm T N h w ft f 84.2]115[7.0/2106.89][7.0/2222=⨯+=⨯+=τ， 面板与梁格连接焊缝厚度取起最小厚度mm h f 6=。
四、水平次梁，顶梁和底梁地设计1.荷载与内力地验算水平次梁和顶，底梁都时支承在横隔板上地连续梁，作用在它们上面的水压力可按下式计算，即： q=p 2下上a a +现列表2计算如下：根据上表计算，水平次梁计算荷载取46.41kN/m ，水平次梁为4跨连续梁，跨度为 2.6m ，水平次梁弯曲时的边跨弯距为: M 次中＝0.077ql 2=0.077×46.41×2.62=24.2kN ∙m支座B 处的负弯距：M 次B ＝0.107ql 2=0.107×46.41×2.62=33.57kN ∙m2.截面选择W=5.2098121601057.33][6=⨯=σM mm 3 考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选［20b,由附录三表四查得：A=3280mm 2 ; W x =191000mm 3 ; I x =19140000mm 4 ; b l =75mm ; d=9.0mm 。
面板参加次梁工作的有效宽度分别按式8—15及式8—16计算，然后取其中较小值。
式：8—15 B ≤b l +60t=75+60×8=555mm ; 式：8—16 B=ζ1b (对跨间正弯距段) B=ζ2b （对支座负弯距段）按6号梁计算，梁间距b=2下上a a +=2830790+=810。
对于第一跨中正弯距段l 0=0.8l=0.8×2600 =2080mm ;对于支座负弯距段l 0=0.4l ＝0.4×2600＝1040mm 。
根据l 0/b 查表8—1：对于l 0/b ＝2080/810＝2.568 得ζ1＝0.79，得B=ζ1b ＝0.79×810＝640mm ,对于l 0/b ＝1040/810＝1.284 得ζ2＝0.37 ，得B=ζ2b ＝0.37×810＝298mm ,对第一跨中选用B ＝555m,则水平次梁组合截面面积:A=3280+555×8=7720mm 2 ;组合截面形心到槽钢中心线得距离：e=77201048555⨯⨯=60mm ;跨中组合截面的惯性距及截面模量为：I 次中＝19140000+3280×602+555×8×442＝3.954×107mm 4W min =3724710016010×3.954mm =对支座段选用B ＝298mm ，则组合截面面积：A=3280+298×8=5664mm 2 ; 组合截面形心到槽钢中心线得距离e=56641048298⨯⨯=44mm支座初组合截面的惯性距及截面模量为：I 次B ＝19140000+3280×442+298×8×602＝34072480mm 4W min =323661414434072480mm =3.水平次梁的强度验算由于支座B 处弯距最大，而截面模量较小，故只需验算支座B 处截面的抗弯强度，即σ次＝,/160][/14223661410357.3227mm N mm N =<=⨯σ 说明水平次梁选用[20b 满足要求。
轧成梁的剪应力一般很小，可不必验算。
4.水平次梁的挠度验算受均布荷载的等跨连续梁，最大挠度发生在边跨，由于水平次梁在B 支座处截面的弯距已经求得M 次B=22.82kN ∙m,则边跨挠度可近似地按下式计算：次EI ql l w 100632.03=＝75310954.31006.2100260041.46632.0⨯⨯⨯⨯⨯⨯ ＝6.33×10-4≤004.02501][==l w故水平次梁选用[20b 满足强度和刚度要求 5.顶梁和底梁顶梁和底梁也采用和中间次梁相同的截面，故也选用[20b 。
五、主梁设计(一)设计资料1）主梁跨度：净跨（孔口净宽）l 0＝10.0m ；计算跨度l ＝10.4m ；荷载跨度l q ＝10.0m 。
2)主梁荷载：kN Pq 1162/2322==＝/m3)横向隔板间距： 2.6m4)主梁容许挠度： [ω]=l/750（二）主梁设计 1.截面选择(1)弯距和剪力 弯距与剪力计算如下：弯距： m kN M ⋅=-⨯⨯=1566)40.1024.10(20.10116max剪力： kN ql V 58020.1011621max =⨯==(2)需要的截面抵抗距,已知钢材Q235B 的容许应力[σ]=160N/mm2 ,考虑钢闸门自重引起附加应力的影响，取容许应力0.9[σ]=,/1441609.02mm N =⨯ 则需要的截面抵抗矩为；W=。
33max 10875144101566][cm M =⨯=σ (3)腹板高度选择按刚度要求的最小梁高（变截面梁）[],4.120750/11006.21004.114423.096.0]/[L 9.023.096.053mincm l w E h =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=σ经济梁高：。
cm W h ec 128)10875(1.31.35/25/2=⨯== 由于钢闸门中的横向隔板重量将随主梁增高而增加，故主梁高度宜选得比h ec 为小，但不小于h min 。
现选用腹板厚度h 0＝125cm 。
(4)腹板厚度选择,02.111/12511/cm h t w ===选用t w ＝1.2cm 。
(5)翼缘截面选择：每个翼缘需要截面为,6261252.11251087562001cm h t h W A w =⨯-=-=下翼缘选用t 1＝2.0cm ，需要,31262111cm t A b ===取b 1＝32cm,上翼缘的部分截面积可利用面板，故只需设置较小的翼缘板同面板相连，选用t 1＝2.0cm ，b 1＝14cm 。
面板兼作主梁上翼缘的有效高度为B ＝b 1+60t ＝14+60⨯0.8＝62cm 。
下主梁与相邻两水平次梁的平均间距较小，其值为b=2下上a a += 27083+=76.5cm由L/b=1040/76.5=13.59，查表8-1得ζ1=1.0，则B=ζ1b=76.5⨯1.0=76.5cm故面板可以利用的有效宽度为62cm ，则主梁上翼缘总面积为A 1=14⨯2.0+62⨯0.8=77.6cm 2 。
(6)弯应力强度验算 截面形心距：,1.620.2322.11250.2148.0628.1280.2323.652.11258.10.2144.08.0621cm AAy y ii=⨯+⨯+⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯==∑∑截面惯性距：222232307.660.2322.32.11253.600.2147.618.062121252.112⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯=+=∑i i w y A h t I =772210cm 4截面抵抗距：上翼缘顶边 ,124351.6277221031max cm y I W ===下翼缘底边 ,114067.6777221032min cm y I W ===弯应力：,/1351509.0/3.137101406.110566.12279min max cm kN cm kN W M =⨯>=⨯⨯==σ但在3%以内，安全满足要求。